(57)【要約】【課題】衣類表面に、洗濯等に対する耐久性のある汗の発散促進機能及び脱臭機能を同時に低コストで付与し、快適で薄型の高機能性衣類又はスポーツウエアを得る。【解決手段】衣類の片側表面を大気圧低温非平衡プラズマグラフト重合処理し、表面を撥水性又は親水性に改質し、同時に多孔質化して機能性を付与する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面がプラズマグラフト重合処理された機能性を有する衣類。
【請求項２】
表面がプラズマグラフト重合処理された機能性を有する無縫製衣類。
【請求項３】
前記機能性が、汗の発散促進機能である請求項１又は２に記載の衣類。
【請求項４】
脱臭機能をさらに備えた請求項１〜請求項３のいずれかに記載の衣類。
【請求項５】
前記プラズマグラフト重合に用いる重合性単量体がアクリル酸であり、ポリエステル繊維製の織布又は不織布を材質とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の衣類。
【請求項６】
表面がプラズマグラフト重合処理された機能性を有する衣類の製造方法。
【請求項７】
表面がプラズマグラフト重合処理された機能性を有する無縫製衣類の製造方法。
【請求項８】
前記機能性が、汗の発散促進機能である請求項６又は７に記載の衣類の製造方法。
【請求項９】
脱臭機能をさらに備えた請求項６〜請求項８のいずれかに記載の衣類の製造方法。
【請求項１０】
前記プラズマグラフト重合に用いる重合性単量体がアクリル酸であり、ポリエステル繊維製の織布又は不織布を材質とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載の衣類の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、表面をプラズマグラフト重合処理し、脱臭性及び汗の発散促進機能をもたせた機能性衣類又はスポーツウエア及びそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  人の運動時に発生する汗は気化熱により上昇する体温を低下させるはたらきをもつが、汗がウエアや皮膚表面に残留すると気化熱が効果的に作用しなくなり、さらなる発汗量の上昇をきたし、運動時の不快感並びに運動終了後の冷え感の原因となる。この種の不快感を無くすために、皮膚表面の汗を迅速に吸収し外部環境に放出できる水分呼吸型のスポーツウエアの開発が求められている。その一例として、片面が撥水性であって他面が親水性である傾斜機能性の織編物、衣類（ウエア）が最近、注目を集めている。【０００３】  この機能に関して図を用いて説明する。図１に示すように人体の皮膚１から汗２が生じ、ウエアで吸収され、外気に発散する場合を考える。図１（ａ）に示すような合成繊維を典型とする両面撥水性のウエア３では、断面は撥水領域４であり、汗の浸透領域５の軌跡はほとんど示さない。図１（ｂ）に示すような、綿などの天然繊維あるいは混紡繊維で、内側面と外側面両方が親水領域６の両面親水性のウエア７では、断面において汗の浸透領域５の軌跡は直線的で均一となる。図１（ｃ）に示すような、皮膚側の内側面が撥水領域４で外側面が親水領域６の片面撥水性で片面親水性のウエア８は、汗の浸透領域５の軌跡は親水領域６（外気側）に拡大を示し、外気との接触面積が大きくなるため発散が促進されるという機能性を有する。【０００４】  すなわち図１（ｃ）のようにウエアの外側面を片面親水加工すれば、発汗時の吸汗性に優れ、外気側の面で汗の水滴が効果的に拡大、拡散し、容易に放散され得る。【０００５】  このような運動に適した機能性ウエアの製造のための従来技術として、以下の２つがあげられる。【０００６】  （１）表面薬剤塗布：ウエアの片面に親水性薬剤あるいは撥水性薬剤を塗布することで、機能性を実現するが、単に薬剤を塗布するだけのため耐洗濯性、耐久性が乏しく、通気性に劣ることが知られている。【０００７】  （２）原糸による織り編み：片面は撥水性の合成繊維を使い、他面は、吸水性の天然繊維や化学繊維を用いて異なる素材を一枚に編みあげる方法がある（例えば、特許文献１参照）。この種の布の耐久性、性能は十分であるが、構造上厚さを薄くすることが困難である。また、製造コストも比較的高いという欠点がある。
【特許文献１】特公平０６−０４１６５７号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  衣類表面に、洗濯等に対する耐久性のある汗の発散促進機能及び脱臭機能を同時に低コストで付与し、快適で薄型の高機能性衣類又は運動に適したウエアを得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  衣類の片側表面を大気圧低温非平衡プラズマグラフト重合処理し、表面を撥水性又は親水性に改質し、同時に多孔質化して機能性を付与する。ここで大気圧低温非平衡プラズマとは、圧力が大気圧で、ガスの温度自体は室温に近く、電子の温度（平均運動エネルギー）が極端に高い（通常１０，０００Ｋ以上）プラズマを指す。低温であることから省エネルギーで発生でき、布繊維の表面を燃焼反応等により痛めることなく、表面に活性基（ラジカル）を励起させ、機能性モノマーと布の強固な結合である重合化学反応を実現できる。【００１０】  図２にその一例であるポリエステルのプラズマ反応並びにアクリル酸モノマーとのグラフト重合反応を示す。ポリエステル９の表面にプラズマ照射するとラジカルが発生する。表面にラジカルが発生したポリエステル１０はアクリル酸１１とグラフト重合反応し、グラフト重合体１２が形成される。この反応を衣類表面上で発生させる。【００１１】  その結果、衣類表面に耐久性のあるアクリル酸の親水層が形成され、図１（ｃ）が実現される。また表面が活性炭のように多孔質化され、化学吸着も可能となり、悪臭吸収効果が生じる。【００１２】  本発明の衣類の材料である織布又は不織布としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリプロピレン系、ポリアクリル系の合成繊維、炭素繊維、木綿、麻、絹、ウール等の各種の繊維又はそれらの混紡繊維を原料とする織布又は不織布が例示できる。【００１３】  モノマー（重合性単量体）としては、ラジカル重合可能な単量体（炭素−炭素二重結合を有し、連鎖重合により重合反応が進行する単量体）を用いる。単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸−２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、アクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル、メタクリル酸−２−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）エチル、４−ビニルピリジン、２−ビニルピリジン等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】  本方法により外側面が処理された衣類（ウエア）は、あたかも生き物のように呼吸し、汗を効果的に吸収、放散し、かつ活性炭のように悪臭を吸収する性質を持つようになる。親水性薬剤が布表面に強固に化学結合しているので、性能は数十回の洗濯後にも失われず、さらには薄い布縫製物を後加工できるため厚さの薄い快適ウエアが実現でき、省エネルギーな大気圧低温非平衡プラズマで処理可能なことから原理的に製造コストも低く抑えられる可能性を有している。【００１５】  なお本発明の脱臭機能の対象となる臭いとしては、人体から発せられるアンモニアなど、アセトアルデヒドなどのたばこの臭い成分、ホルムアルデヒドなどのシックハウス症候群の原因となる成分などが例示される。【００１６】  さらに近年注目されているウエアの縫製による継ぎ目をなくし立体設計にした無縫製ウエアは、縫製による継ぎ目の硬さがなく動きやすく、つっぱり感もなく軽い着心地で体によく適合し、運動を妨げず、高いファッション性をもち軽量であるなどの特徴をもつが、プラズマグラフト重合処理を行うことにより、更なる高付加価値を持った運動に適したウエアを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  図３に本発明の衣類（ウエア）の製造装置の一例の概略図を示す。本装置は、特許文献２で使用された装置を改造したものである。本発明では布巻き取りローラ１４において化学反応防止フィルム１６を取り付け、その表面に縫製済みのウエア又は布２５を直接取り付けられる。その結果、布片のみならず凹凸のある縫製済みウエアあるいは立体設計の無縫製ウエアの表面を効果的に片面処理することができる。【００１８】  幅５０ｃｍ、長さ３ｍ〜１０ｍの化学反応防止フィルム１６を走行速度１ｍｍ／ｍｉｎ〜１００ｍｍ／ｍｉｎの範囲でローラ１４により巻き取りながら、ウエア又は布２５の表面にラジオ周波数電源１８により駆動される高周波グロー放電による希ガス（＝アルゴンとヘリウムの混合ガス２０）の大気圧低温非平衡プラズマ１５を平行平板誘電体バリア式ノズル状の電極１３ａにより均一に照射する。電極１３ａは冷却水１９により一定温度に冷却される。ガスの流量はガス流量調整器２１で調整する。表面は改質され多くの活性基（ラジカル）が発生する。そこで親水性モノマー（アクリル酸液２３）を窒素ガス２２による押し出しによりミスト状に連続噴霧１７し、図２に示す反応によりウエア又は布２５と強固にグラフト重合させる。以上の処理により、耐久性のある親水層が表面に形成される。以上のプロセスは大気圧の処理室１３ｂ内の無酸素雰囲気で連続的に行われ、実験後にガスは排気口２４より排気される。
【特許文献２】特開２００２−２０９９９２号広報（第７頁、図１）
【実施例】
【００１９】  以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、種々の衣類に対して実施し得るものである。【００２０】  （１）被処理ウエア：処理対象としたのは、ポリエステル１００％の織布からなる表面が撥水性の市販のスポーツウエア（布厚０．１４ｍｍ）である。【００２１】  処理は図３に示した装置を使用した。プラズマグラフト重合処理の条件は、以下の条件とした。布送り速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ、布と電極の距離：０ｍｍ、希ガス混合比：ヘリウム／アルゴン流量比＝１０／２  Ｌ／ｍｉｎ、入力電力１．５ｋＷ、アクリル酸噴霧量：１００ｍＬ、反応プロセス温度：２４〜２６℃、反応プロセス絶対圧力１０Ｐａ〜大気圧である。【００２２】  表面をプラズマグラフト重合処理後、表面に付着している未反応のポリマーを超音波洗濯機による洗濯によって洗い落とし乾燥させた。このようにして当該スポーツウエアの外側面を親水化処理した。以下、この処理を行ったウエアと未処理のウエアの性能を比較する。【００２３】  （２）親水性能の比較：ウエアの表と裏の吸水性能を水滴落下法により計測した。詳しくは、定量ピペットを用い、１０ｍＬの純水の水滴を２５ｍｍ上部から布に落下させ、一定時間後に写真撮影し、水の広がる面積の大きさで表側（処理面）と裏側（未処理面）の水を吸い込む能力の差を比較した。【００２４】  未処理及び片面処理済みのウエアに対する結果のスケッチ（３ｃｍ×３ｃｍの領域）を図４に示す。いずれも落下後２０秒の表面スケッチであり、水滴状態でなく水分が表面に広範囲に広がっていれば親水性が高いことを表す。【００２５】  図４からわかるように未処理ウエアの外側面２７ａ、未処理ウエアの内側面２７ｂ、処理済みウエアの内側面２７ｄとも水滴２６ａは広がらず、処理済みウエアの外側面２７ｃ（処理面）に水分拡散領域２６ｂが発生した。すなわち処理済みウエアでは片側親水性の良好な結果が得られた。【００２６】  （３）脱臭性能の比較：処理済みウエアの素材布の脱臭性能を調べるため、代表的な体臭、悪臭の成分であるアンモニアの吸着試験を行った。【００２７】  実験概要は以下の通りである。窒素希釈のアンモニアガス（濃度１，０３０ｐｐｍ）をコンプレッサ、除湿器とフィルタで清浄化した乾燥空気（常温で相対湿度４％）と混合し、２個のマスフローコントローラで流量を調整後、混合し濃度５０ｐｐｍ、流量１．０Ｌ／ｍｉｎとした。ガスは試験部を通過するが、試験部では、多孔性ポリエチレンチューブ（外径１３ｍｍ、長さ３２ｃｍ、穴直径１ｍｍ、穴ピッチ１ｃｍ）に処理済みの素材布が巻き付けられ、チューブの孔からガスが吹き出し、布を通過するようになっている。布通過後のアンモニア濃度の時間変化を、アンモニア濃度計（新コスモス電機社製、ＸＤ−３０３）又はガス検知管（Ｇａｓｔｅｃ社製、ＧＶ−１００）で測定し、３０分間の総吸着量を求めた。【００２８】  結果は、未処理布のアンモニアの総吸着量は約０．６ｍＬ、片面処理布は約２ｍＬ、両面処理布は約６ｍＬであった。なお、処理布の高い吸着、脱臭性能は水による洗濯によって容易に回復し、数十回の洗濯後もほとんど失われないことを確認した。【００２９】  （４）汗放���性能の比較：未処理並びに処理ウエアの性能を定量的に評価するために、次の実験を行った。２０代男性１名（身長１７１ｃｍ、体重６０ｋｇ）に処理済みウエア又は未処理ウエアを皮膚に直接接触する形で着用させた。ウエアには温湿度センサー（ティアンドディ社製、ＴＲ−７２Ｓ、測定範囲温度０〜５０℃、相対湿度１０〜９５％）が背中の首の付け根位置から１５ｃｍ下の位置に取り付けられている。これにより、ウエアと肌間の空気の相対湿度と温度を１秒おきに記録した。被験者の１０分間の安静後、測定を開始し、さらに１０分間の安静をとる。その後、固定式自転車２８による前記の中程度の運動を７分間行わせ、終了後２３分間の安静を保った。計４０分間の運動時並びに前後の安静時の、未処理と処理済みのウエアに対する水分呼吸、発散性能を比較した。【００３０】  図５に汗の発散試験における安静及び運動の時間間隔の概念図を示す。試験は温度２７℃、湿度５０％に保たれた室内で行った。なお、比較に当たっては、各試験前の被験者の水分補給量を同一にするなど、できる限り条件を統一させるよう配慮した。【００３１】  性能試験の結果を図６に示す。横軸は測定開始からの経過時間、縦軸は背中における首の付け根から１５ｃｍ下の位置でのウエアと皮膚間の相対湿度並びに温度である。図からわかるように両面撥水性の未処理ウエアを着用すると、運動前から湿度は比較的高く、運動終了後（１７分経過後）も湿度の上昇は顕著で、約３０分経過後からようやく湿度が下がり始めている。一方、片面処理ウエアを着用した場合には運動時から湿度は下がりはじめ、運動終了後の安静時には湿度の急激な低下並びにそれに伴う温度の低下が観測され、高い除湿性能を示している。【００３２】  以上の結果より、肌に当たる面が撥水性で外側面が親水性の傾斜機能性スポーツウエアは、運動時の汗を効果的に外部に発散できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  大気圧低温非平衡プラズマグラフト重合処理された、脱臭機能及び片面が撥水性又は親水性の機能性衣類は、汗を効果的に外部に発散可能である。そのため、スポーツ時の快適性を保つためのスポーツウエアへの応用のみならず、ダイエット用ウエア、介護用ユニフォーム、病室のシーツ、肌着、自動車用シートカバーなど多方面の衣類への利用可能性を有する。また、水に当たる面を撥水性に保つことができる水着を製作すれば、水との流体摩擦を長時間低減できる耐久性の高い機能性水着が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ウエアを着用した人体の皮膚から外気への汗の放出の様子を模式的に表す模式図である。（ａ）未処理（両面撥水性）のウエア着用時  （ｂ）両面親水性のウエア着用時  （ｃ）片面撥水性で片面親水性のウエア着用時
【図２】本発明におけるプラズマ反応並びにグラフト重合反応の一例を示す概念図である。
【図３】本発明の実施例におけるプラズマグラフト重合装置の一例を表す概念図である。
【図４】本発明の実施例における落下２０秒後における未処理ウエア及び処理済みウエアの外側面並びに内側面の水滴の拡散状態を比較した概形図である。
【図５】本発明の実施例における汗の発散試験での安静及び運動の時間間隔の概念図である。
【図６】本発明の実施例における汗の発散試験での未処理ウエア及び処理済みウエアに対するウエアと皮膚間の相対湿度並びに温度の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】１  皮膚
２  汗
３  両面撥水性のウエア
４  撥水領域
５  汗の浸透領域
６  親水領域
７  両面親水性のウエア
８  片面撥水性で片面親水性のウエア
９  ポリエステル
１０  表面にラジカルが発生したポリエステル
１１  アクリル酸
１２  グラフト重合体
１３ａ  電極
１３ｂ  処理室
１４  ローラ
１５  大気圧低温非平衡プラズマ
１６  化学反応防止フィルム
１７  連続噴霧
１８  ラジオ周波数電源
１９  冷却水
２０  アルゴンとヘリウムの混合ガス
２１  ガス流量調整器
２２  窒素ガス
２３  アクリル酸液
２４  排気口
２５  ウエア又は布
２６ａ  水滴
２６ｂ  水分拡散領域
２７ａ  未処理ウエアの外側面
２７ｂ  未処理ウエアの内側面
２７ｃ  処理済みウエアの外側面
２７ｄ  処理済みウエアの内側面
２８  固定式自転車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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